CC BY
10
MULTICHANNEL ANALOG SYSTEM CONTROL BY INPUT ACTION ANALYSIS METHOD
N.O. Krylikov, M.L. Plavich
Multichannel analog system control by method of analysis bell-shaped input action is described. Formula dependencies that implement the presented control method are derived. The figures illustrating this control method are given.
Key words: control method, analog system, impulse input action, measurement time, frequency response, control and testing equipment.
Krylikov Nikolai Olegovich, doctor of technical science, department director, kryli-kov-no@rambler. ru, Russia, Moscow, Zelenograd, National Research University of Electronic Technology (MIET),
Plavich Maxim Leonidovich, lead engineer on electronics, plavich@,hotmail. com, Russia, Moscow, Zelenograd, National Research University of Electronic Technology (MIET)
УДК 621.316.1 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-4-178-183
МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСИММЕТРИИ ГОРОДСКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ
ТАДЖИКИСТАН
С.Ш. Таваров
Работа посвящена проблеме несимметрии при неравномерной нагрузке в часы максимума в городских электрических сетях. Для выявления несимметрии предложен метод определения электропотребления с учётов факторов, влияющих на появление несимметрии в условия Республики Таджикистан. Построена компьютерная модель в среде Matlab Simulink, позволившая определить степень несимметрии в часы максимума нагрузок.
Ключевые слова: несимметрия, электропотребление, городские электрические сети, компьютерная модель.
Проблема возрастания электропотребления в Республике Таджикистан (РТ) в последнее десятилетие становится все острее. Основные причины этого связаны с отсутствием у бытовых потребителей иных источников энергии, кроме электрической [13]. Отсутствие регламентирующих документов в РТ и применение для определения расчетных нагрузок Российских нормативно-технических документов не в полной мере соответствуют реальной ситуации.
Это, в свою очередь, становится причиной возрастания потерь электроэнергии, снижение надежности системы электроснабжения городских электрических сетей и несоответствия качества электроэнергии нормативным требованиям.
Как известно [4-8], однофазные потребители, а таковыми являются бытовые потребители, создают основную несимметрию в городских электрических сетях за счёт неравномерного электропотребления. В основном, данная проблема больше проявляется в часы максимума нагрузок (утренние и вечерние часы) в зимние периоды времени. Учитывая отсутствие у рассматриваемых потребителей иных источников энергии, данная проблема может проявляться намного чаще, чем при совместном использовании не только электрической, но и других видов энергии.
178
Следовательно, решение данной проблемы для РТ является актуальной задачей, т.к. более 95% вырабатываемой электроэнергии приходится на гидравлические электрические станции, выработка электроэнергии которых зависит от притока воды при таянии ледников.
Постановка задачи. Для решения данной проблемы необходимо определить электропотребление в часы максимума нагрузок в зависимости от ряда факторов, влияющих на него. Таким образом, в результате первого этапа математического моделирования были выявлены статистически существенные факторы влияния на электропотребление [9]: 1- температурный коэффициент; И - высота местности локального проживания потребителей энергии над уровнем моря; с - коэффициент конструктивно-технологических особенностей зданий и сооружений; в - коэффициент благосостояния потребителей.
С учётов поставленной задачи по определению несимметрии в часы максимума нагрузок предлагается метод определения электропотребления с учётом влияющих на него факторов.
Метод исследования. С учётом указанных выше замечаний электропотребление предлагается определять по следующим уравнениям:
^^пpoгнoз. ^¡ременные нормы ' (1 (1)
Коэффициент учитывающий факторы, влияющие на электропотребление, представим в следующем виде:
щ = ((и ■ /I + с) ■ 5)/(5 + к), (2)
где ■ Л + с) ■- коэффициент, учитывающий температурные, географические (высота над уровнем моря) и конструктивно-технологический коэффициенты, аналог постоянного коэффициента в функции Торнквиста; 5 - благосостояние потребителя, аналог дохода в функции Торнквиста; к - коэффициент, учитывающий динамику и сезонные колебания благосостояния потребителя; 1 - месяц (время) исследования.
На основе уравнения (1) в часы максимума нагрузок были определены значения электропотребления для групп потребителей, получающее питание от потребительской трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4 кВ.
С помощью уравнения (2) с учётами установленных факторов были выведены соответствующие коэффициенты в часы максимума нагрузок. Необходимо отметить, что количество подключенных потребителей к трансформаторной подстанции составляло 34 квартиры. Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Коэффициенты несимметрии эквивалентной однофазной __нагрузки в часы максимума__
Эквивалентная однофазная нагрузка Фаза А Фаза В Фаза С
Коэффициент 0,3822 0,4286 0,2736
Как видно из табл. 1 относительная разница с учётом влияющих факторов между фазами В и А составляет 10, 8%, В и С 36,16% а между фазами А и С 28,41%).
Результаты и обсуждения. Для определения параметров несиммитричного режима по коэффициентам, полученным из уравнении (2), и электропотреблению для одной потребительской трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4 кВ мощностью 630 кВА, питающей 34 квартиры, в среде МайаЬ БптшНпк была построена компьютерная модель, состоящая из блоков моделирования коэффициентов с учётом всех факторов и модели самой электрической сети. При построении компьютерной модели был использован доработанный вариант блока трансформатора [10, 11].
Исходные данные модели приведены в табл. 2.
Таблица 2
Расчётные данные модели
П/п Наименование Фаза А Фаза В Фаза С
1 Симметричная нагрузка, кВт 170 170 170
2 Коэффициенты 0,3822 0,4286 0,2736
3 Марка и сечение кабеля, мм2 ААШв 3x185-1x70
4 Длина кабеля от ТП до ВРУ, м 347
На рис. 1 и 2 приведены модели блоков коэффициентов учитывающих факторы, влияющие на электропотребление.
Рис. 1. Блоки моделирования коэффициентов at
Рис. 2. Модель электрической сети
На основе построенного блока моделирования коэффициента с^ учитывающего факторы, влияющие на электропотребление, были получены несиммитричные эквивалентные нагрузки для каждой фазы в часы максимума вечерней зимней нагрузки. Продолжительность времени максимума нагрузок была установлена ранее и приведена в [1, 2].
Результаты расчёта несиммтерии приведены на рис. 1. в блоке (Load in hours maximum).
Подставит полученные результаты несимметрии в модель электрической сети (рис. 2) с применением измерительных приборов были получены токи и напряжения по фазам, а также определен ток и напряжение нулевого провода. Результаты расчетов приведены на рис. 3 и 4.
Таким образом, с использованием построенной компьютерной модели (см. рис. 1,2) на основе данных, полученных по разработанному методу определения электропотребления и коэффициента, учитывающего факторы влияющие на электропотребление, установлено что дополнительный фактор s - благосостояние потребителя, (аналог дохода в функции Торнквиста) влияет на режим работы городских электрических сетей и создает ряд проблем, отмеченных ранее.
Scope 2
□
177-2| Display 1
<j>
<I>
А Vabc
labe
В а
Ь
п
Display 10
<±>
Рис. 3. Токи и напряжения в часы максимума нагрузок
Рис. 4. Токи и напряжения в нулевом проводе в часы максимума нагрузок Результаты, подтверждающие данный вывод, приведены в табл. 3.
Таблица 3
№ Наименование Фаза А Фаза В Фаза С
1 Симметричный ток, А 670,1
2 Несимметрия тока, А 760 736,3 816,2
3 Несимметрия напряжения, В 183,6 187,7 177,2
4 Относительная несимметрия тока между фазами, % А и В В и С С и А
3,5 -12 8,4
5 Отклонения напряжения, В 36,4 32,8 42,8
6 Относительная величина отклонения напряжения, % 16,6 14,9 19,5
7 Ток в нулевом проводе,А 23,45
8 Напряжения на нулевом проводе, В 8,291
Таким образом, с использованием разработанной компьютерной модели (рис. 1, 2) на основе данных, полученных по созданному нами методу определения электропотребления и коэффициента, учитывающего факторы, влияющие на электропотребление, установлено, что дополнительный фактор s - благосостояние потребителя, аналог дохода в функции Торнквиста, влияет на режим работы городских электрических сетей и создает ряд проблем, отмеченных ранее, что подтверждается данными, приведенными в табл. 3.
Заключение. На основе разработанного метода определения электропотребления и коэффициента, учитывающего факторы, влияющие на электропотребление получены коэффициенты несимметрии эквивалентной однофазной нагрузки в часы максимума, построена компьютерная модель, состоящая из блоков моделирования коэффициентов с учётом всех факторов и включающая модель самой электрической сети.
Список литературы
1. Сидоров А.И., Таваров С.Ш. Нормирование электропотребления Республики Таджикистан с учетом климатических особенностей региона // Энергия единой сети. науч-техн журн. 2019. № 3(5). C.70-75.
2. Таваров С.Ш. Удельное электропотребление бытового сектора с учётом температуры окружающего воздуха и территориального расположения Республики Таджикистан // Промышленная энергетика. 2019. Т. 7 № 7. C.19-22.
3. Sidorov A.I., Khanzhina O.A., Tavarov S.S. Ensuring the Efficiency of Distribution Networks C. Dushanbe and Republic of Tajikistan // FarEastCon. 2019. doi:10.1109/FarEastCon.2019.8934377.
4. Оморов Т. Т., Такырбашев Б.К., Осмонова Р.Ч. К проблеме математического моделирования трехфазной несимметричной распределительной сети // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. №22(1). С. 93-102. doi: 10.30724/1998-9903 -2020-22-1-93-102.
5. Авербух М.А., Жилин Е. В. Влияние нелинейной и несимметричной нагрузки на систему электроснабжения жилых микрорайонов // Промышленная энергетика. 2017. №12. С. 40-45.
6. Иванов Д.А., Наумов И.В. Показатели несимметрии токов и напряжений электрической сети 0,38 кВ при несимметрии источника питания // Материалы региональной научно-практической конференции "Актуальные проблемы АПК". Иркутская государственная сельскохозяйственная академия. Иркутск. 2005. С. 33-34.
7. Гринкруг М.С., Митин И.А. Управление несимметрией токов в распределительных сетях низкого напряжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. №3-4. С. 80-84.
8. Абдуллазянов Э.Ю., Васильев Ю.А., Маклецов А.М., Шайхутдинов Ф.Т. Влияние несимметрии нагрузки на работу электрических сетей и потребителей электроэнергии // Энергетика Татарстана. 2009. 2(14). С. 62-66.
9. Таваров С.Ш. Метод прогнозирования электропотребления бытовыми потребителями в условиях Республики Таджикистан // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2020. Т. 20. № 2. С. 28-35. DOI: 10.14529/power200203.
10. Ершов А.М., Валеев Г.С., Валеев Р.Г. Режимы работы электрической сети напряжением 380 В с воздушными линиями // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2016. №(7-8). С. 55-63. doi: 10.30724/1998-9903-2016-0-7-8-5563.
11. Ершов А.М., Валеев Г.С., Валеев Р.Г. Исследование на компьютерной модели режимов работы радиальной воздушной линии напряжением 380 В при обрывах фазных и нулевого проводов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2016. №(9-10). С. 31-42. doi: 10.30724/1998-9903-2016-0-9-10-31-42.
Таваров Саиджон Ширалиевич, канд. техн. наук, доцент, taharovsaidamail.ru, Россия, Челябинск, Южно-Уральского государственного университета (национально исследовательского университета)
SIMULATION OF THE NON-SYMMETRY OF URBAN ELECTRIC NETWORKS ACCORDING TO ELECTRIC CONSUMPTION DATA IN THE CONDITIONS
OF THE REPUBLIC OF TAJIKISTAN
S.Sh. Tavarov
The work is devoted to the problem of asymmetry under uneven load during peak hours in urban electrical networks. To identify asymmetry, a method for determining power consumption is proposed, taking into account the factors affecting the appearance of asymmetry in the conditions of the Republic of Tajikistan. A computer model was built in the Matlab Simulink environment, which made it possible to determine the degree of asymmetry during the hours of maximum loads.
Key words: asymmetry, power consumption, urban electrical networks, computer
model.
Tavarov Saidjon Shiralievich, candidate of technical sciences, docent, taba-rovsaid@,mail. ru, Russia, Chelyabinsk, South Ural State University (National Research University)
УДК 621.311.61 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-183-191
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ТЕЛЕМЕХАНИЧЕСКИХ ПУНКТОВ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ НЕФТЕПРОВОДА
А.А. Бельский, Д.Ю. Глуханич, Д.И. Иванченко
Представлено сравнение существующих способов автономного электроснабжения контролируемых телемеханических пунктов линейной части нефтепровода. Анализ рассмотренных структур автономных источников питания показывает, что комбинация термоэлектрический генератор, фотоэлектрическая установка и накопитель электроэнергии позволяет обеспечивать эффективное электроснабжение контролируемых телемеханических пунктов в течение всего года с минимальными требованиями по техническому обслуживанию и капитальным затратам. Полученные данные в результате компьютерного моделирования подтверждают, что взаимное использование термоэлектрического генератора и фотоэлектрической установки позволяет компенсировать их взаимные недостатки.
Ключевые слова: контролируемый пункт, телемеханика, нефтепровод, термоэлектрический генератор, фотоэлектрическая установка, автономное электроснабжение.
Введение. Одними из основных объектов инфраструктуры нефтедобывающих предприятий являются магистральные и промысловые нефтепроводы. В связи с увеличением объемов добычи нефти, а также разработки новых месторождений их сеть постоянно растет. Роль такого вида транспорта значительно возрастает при транспортировке на большие расстояния и в отдаленные районы [1]. Особенно, это свойственно для слабо освоенной Арктической зоны России, где добывается около 60 % нефти [2]. Основной составляющей частью нефтепровода является линейная часть, в общем случае включающая трубопровод, его ответвления, резервные нитки, лупинги, запорную арматуру, установки электрохимической защиты от коррозии, камеры запуска и приема очистных устройств, системы обнаружения утечек, систему телемеханики [3, 4].
183
